CN102266993A - 一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法；所述手表部件包括手表外壳和导套，包含以下工序：(1)将熔点范围为750℃～900℃的合金填料置于填料容置空间中，并用工装夹具将手表外壳与导套相互固定形成一整体待加工工件；(2)将所述工件置入真空炉中，所述真空炉之真空压力在作业过程中均保持低于1.5×10-2Pa至制程结束，作业时真空炉内不通入保护气体以及任何氧化性气体；(3)于真空炉内加热工件，当真空炉内温度达到450℃～550℃范围后，并在温度范围内进行持温，时间不低于30分钟；(4)继续加热工件，当真空炉内温度达650℃～750℃后，并在温度范围内进行持温，时间不低于30分钟；(5)继续加热工件至温度770℃～900℃，并在温度范围内进行持温，时间5至30分钟；(6)使真空炉自然冷却至室温。本发明能够有效地提高钛与钛合金手表部件的接合质量与表面硬度。
Description
一技术领域
本发明涉及一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法；尤其是手表外壳与导套的接合的处理方法。
二背景技术
目前现行之钛或钛合金部件的接合的方法如下：
1.硬焊法：在真空或是保护气体(氩气)环境下，于两部件欲接合部分置入填料，两端加压，再升温至填料融化温度，短暂持温使填料与基材充分润湿后冷却，令填料凝固，达到部件接合之目的。硬焊法对填料的要求不高，需注意填料与基材的润湿性必须良好，同时填料在真空中不易蒸发，有时必须通入保护性气体。
2.液相扩散接合法：在真空或是保护气体(氩气)环境下，于两部件欲接合部分置入填料，此填料中含有可与钛或钛合金扩散之金属成分，两端加压，再升温至填料融化温度，短暂持温使液态填料成分与钛金属相互扩散后冷却，令填料凝固，达到部件接合之目的，由于填料与基材间发生扩散行为，因此其结合力高于一般之硬焊法。液相扩散接合法需慎选填料成分中含有可与基材相互扩散之金属，同时填料与基材金属之共晶点温度不可低远低焊接温度，避免焊接处发生大范围的熔融现象。
3.固相扩散接合法：在真空或是保护气体(氩气)环境下，于两部件欲接合两端加压，再升温至钛金属扩散温度，长时间持温使两钛金属相互扩散后冷却，达到部件接合之目的，两部件之间基本上已经成为单一部件了。固相扩散接合法的温度与辅助接合施压均高，容易造成基材变形与结晶粒粗大，导致表面粗糙度增加。
4.胶合法：选用适当的黏胶直接将部件胶合。胶合法属于低温接合，基本上不会破坏基材外观，作业时间短，但胶质有劣化与不耐高温环境的风险。
5.激光焊接法：以激光束照射需接合部位，直接将部件焊接。雷射焊接法为将基材融化之点状接合，接缝处会产生明显的熔融组织，产生不平整的接合面，此外在雷射光无法达到的区域就无法焊接。
三发明内容
本发明的目的在于提供一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，该处理方法能有效地提高接合部件的接合质量和接合美观度并提高两接合部件的表面硬度。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，所述手表部件包括手表外壳和导套，所述外壳外侧壁上设有至少一个轴孔，所述导套安装在所述轴孔内，所述轴孔在接近导套凸缘的一端沿周向设有一环形焊道缺口，所述环形焊道缺口与导套端部的侧壁及其凸缘之间形成一填料容置空间，其特征在于包含以下工序：
(1)将熔点范围为750℃～900℃的合金填料置于填料容置空间中，并用工装夹具将手表外壳与导套相互固定形成一整体待加工工件；
(2)将所述工件置入真空炉中，所述真空炉之真空压力在作业过程中均保持低于1.5×10-2Pa至制程结束，作业时真空炉内不通入保护气体以及任何氧化性气体；
(3)于真空炉内加热工件，当真空炉内温度达到450℃～550℃范围后，并在温度范围内进行持温，时间不低于30分钟；
(4)继续加热工件，当真空炉内温度达650℃～750℃后，并在温度范围 内进行持温，时间不低于30分钟；
(5)继续加热工件至温度770℃～900℃，并在温度范围内进行持温，时间5至30分钟；
(6)使真空炉自然冷却至室温。
上述技术方案还可以通过以下技术措施作进一步改进。
所述真空炉内自然存在之残余的空气中氮气与氧气的比例约为5∶1。
所述填料为熔点范围为750℃～900℃之合金。
加热真空炉时各个步骤设定真空炉升温速率为每分钟6℃至8℃。
完成工序(1)后先对工件进行洗净并烘干，以去除工件表面沾附的油脂等污染物，之后再进行工序(2)。
完成工序(6)后，该钛或钛合金手表表壳与导套结合成为一体，同时表面硬度较原材料增加3至5倍。
完成工序(6)后可再对工件进行抛光处理，以达更高之光洁度。
本发明的优点在于：1)将钛或钛合金制造的手表外壳和导套整体安装固定并放入填料，并一起在真空炉中进行升温和压力控制，手表外壳和导套整体温度均匀，承受的压力均匀，因此与填料的接合也较为均匀，有效地提高接合部件的接合质量和焊接外观；2)将钛或钛合金制造的手表外壳和导套装载一起在真空炉中进行整体升温和压力控制，在焊接过程中，真空炉中残留的氧气会逐渐扩散进入钛或钛合金基地中，增加钛或钛合金基材表面的氧原子含量，可以使钛或钛合金制造的手表外壳和导套的表面硬度有较大的提高，在这过程中不需额外通入保护气体，真空炉中自然存在之残余空气，其中氮/氧比例约为5∶1，因此只要适当地控制真空炉之真空压力，即可防止钛金属表面生成金红石结晶型氧化物，而控制加热温度与持温时间可防止结晶粗大化，并调整 氧原子的扩散与硬化深度，处理完毕，钛与钛合金工件表面硬度可增加至原来的3～5倍；3)热处理的真空压力相当低，因此钛金属表面不会产生金红石氧化物结晶，钛金属表面可保持最初的光洁度，即使钛金属表面因温度控制不当导致晶粒粗大的粗糙现象产生，也可利用再抛光的方法回复未处理前的表面光洁度；4)所述填料熔点范围为750℃～900℃之合金，其熔点温度范围符合热处理温度区间，其合金成分在热处理温度下与钛金属可进行液相扩散，达到焊料与钛或钛合金材质的手表外壳和导套合而为一的效果；5)完成焊接后可再对工件进行抛光处理，使工件表面光洁度更加提高。
四附图说明
图1是应用本发明的手表外壳与导套接合的剖视图；
图2是图1的A部放大图。
图3是发明的具体实施流程。
五具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图3所示，一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，所述手表部件包括手表外壳1和导套2，所述外壳1外侧壁上设有至少一个轴孔11，所述导套2安装在所述轴孔11内，所述轴孔11在接近导套凸缘21的一端沿周向设有一环形焊道缺口12，所述环形焊道缺口12与导套2端部的侧壁及其凸缘21之间形成一填料容置空间3，其特征在于包含以下工序：
(1)将熔点范围为750℃～900℃的合金填料置于填料容置空间3中，并用工装夹具(图中未示出)将手表外壳1与导套2相互固定形成一整体待加工工件；
(2)将所述工件置入真空炉中(图中未示出)，所述真空炉之真空压力在 作业过程中均保持低于1.5×10-2Pa至制程结束，作业时真空炉内不通入任何保护气体，例如氩气与氮气，以及任何氧化性气体，例如氧气。
(3)于真空炉内加热工件，当真空炉内温度达到450℃～550℃范围后，并在温度范围内进行持温，时间不低于30分钟；
(4)继续加热工件，当真空炉内温度达650℃～750℃后，并在温度范围内进行持温，时间不低于30分钟；
(5)继续加热工件至温度770℃～900℃，并在温度范围内进行持温，时间5至30分钟；
(6)使真空炉自然冷却至室温。
所述真空炉内自然存在之残余的空气中氮气与氧气的比例约为5∶1。
所述填料为熔点范围为750℃～900℃之合金。
加热真空炉时各个步骤设定真空炉升温速率为每分钟6℃至8℃。
完成工序(1)后先对工件进行洗净并烘干，以去除工件表面沾附的油脂等污染物，之后再进行工序(2)。
完成工序(6)后，该钛或钛合金手表表壳与导套结合成为一体，同时表面硬度较原材料增加3至5倍。
完成工序(6)后可再对工件进行抛光处理，以达更高之光洁度。
本发明的具体实施方案如下：将填料成分为熔点温度介于750℃至900℃之合金置于填料容置空间3中，并将欲接合之部件依顺序组配并固定形成一整体待加工工件；将工件安置于挂架上，实施超音波洗净，并以热风烘干，以去除工件表面沾附的油脂等污染物；清洗完毕的工件依序置入真空炉中，工件之间不可交迭或碰触；在热处理过程中，真空炉压力需维持于1.5×10-2Pa以下；升温速率为每分钟6℃至8℃，升温至450℃～550℃时需持温30分钟以上，升温至650℃～750℃时需再次持温30分钟以上，以使每个工件的温度一致； 最后达到所设定之焊接温度770℃～900℃后，再持温5至30分钟，以利氧原子扩散进入钛金属的结晶结构中，并防止钛金属表面生成金红石结晶态二氧化钛以及结晶粒粗大；控制氧气扩散深度，亦即硬化深度。持温完毕后，持续抽气保持真空状态且不再加热，使真空炉自然冷却至室温后取出工件，即完成工件的焊接以及表面硬化处理；完成焊接与硬化之成品视表面质量要求，可再施以抛光处理。
Claims (7)
1.一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，所述手表部件包括手表外壳和导套，所述外壳外侧壁上设有至少一个轴孔，所述导套安装在所述轴孔内，所述轴孔在接近导套凸缘的一端沿周向设有一环形焊道缺口，所述环形焊道缺口与导套端部的侧壁及其凸缘之间形成一填料容置空间，其特征在于包含以下工序：
(1)将熔点范围为750℃～900℃的合金填料置于填料容置空间中，并用工装夹具将手表外壳与导套相互固定形成一整体待加工工件；
(2)将所述工件置入真空炉中，所述真空炉之真空压力在作业过程中均保持低于1.5×10-2Pa至制程结束，作业时真空炉内不通入保护气体以及氧化性气体；
(3)于真空炉内加热工件，当真空炉内温度达到450℃～550℃范围后，并在温度范围内进行持温，时间不低于30分钟；
(4)继续加热工件，当真空炉内温度达650℃～750℃后，并在温度范围内进行持温，时间不低于30分钟；
(5)继续加热工件至温度770℃～900℃，并在温度范围内进行持温，时间5至30分钟；
(6)使真空炉自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，其特征在于：所述真空炉内自然存在之残余的空气中氮气与氧气的比例约为5∶1。
3.根据权利要求1所述的一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，其特征在于：所述合金填料为熔点范围为750℃～900℃之合金。
4.根据权利要求1所述的一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，其特征在于：加热真空炉时各个步骤设定真空炉升温速率为每分钟6℃至8℃。
5.根据权利要求1所述的一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，其特征在于：完成工序(1)后先对工件进行洗净并烘干，以去除工件表面沾附的油脂等污染物，之后再进行工序(2)。
6.根据权利要求1或5所述的一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，其特征在于：完成工序(6)后，该钛或钛合金手表表壳与导套结合成为一体，同时表面硬度较原材料增加3至5倍。
7.根据权利要求1或5所述的一种高光洁度之钛或钛合金手表部件间接合的处理方法，其特征在于：完成工序(6)后可再对工件进行抛光处理，以达更高之光洁度。
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